蘭州軌道交通商品混凝土用粉煤灰性能研究

魏瑩

（甘肅環通工程試驗檢測有限公司，甘肅 蘭州 730000）

蘭州軌道交通商品混凝土用粉煤灰性能研究

魏瑩

（甘肅環通工程試驗檢測有限公司，甘肅 蘭州 730000）

粉煤灰的品質對混凝土的性能有極為重要的影響，本文對蘭州軌道交通所使用的各大商品混凝土拌合站的粉煤灰進行抽樣并對其各項指標進行檢測，通過數據分析提供參數，反應出商品混凝土拌合站粉煤灰的技術參數，為蘭州軌道交通建設提供參考依據。

粉煤灰；商品混凝土；軌道交通

為了保證混凝土混合料具有必要的工作性，粉煤灰作為水泥的替代材料摻入高性能混凝土中，是一種理想的微粉填充材料[1，2]，粉煤灰具有火山灰和微骨料作用效應，可降低混凝土的孔隙率并改善孔結構，提高其密實性、耐久性[3-5]。蘭州市城市軌道交通的建設是蘭州城建史上一個重要的里程碑，360多萬蘭州人民的“地鐵夢”即將變為現實。為了保證這一重點工程的順利進行，在開工期間對蘭州各大商品混凝土拌合站使用的粉煤灰各項性能進行檢測，為以后工程的實施提供必要的理論依據，為混凝土滿足設計要求并能使結構達到設計使用壽命具有重要意義[6-7]。

1 各項指標測試過程與分析

1.1 實驗原材料

水泥：GSB14-1510[8]強度檢驗用水泥標準樣品。

標準砂：符合 GB/T17671-1999[9]規定的 0.5～1.0mm的中級砂。

水：潔凈的飲用水。

粉煤灰：粉煤灰為各大拌合站按照規定抽取的粉煤灰樣品。

1.2 粉煤灰燒失量測試結果與分析

參照GB/T176-2008[10]，灼燒差減法對所抽樣粉煤灰燒失量測試結果見表1。

粉煤灰的化學組成中含有一定量未燃燒的碳，會吸附混凝土中減水劑、引氣劑等，使得外加劑喪失作用。由表1可知：燒失量小于5.0%，達到Ⅰ級粉煤灰要求的有6家，占全部抽樣試樣的60%，其余4家粉煤灰的燒失量均介于5.0%～8.0%之間，達到Ⅱ級粉煤灰的要求。可見，蘭州地區60%的粉煤灰燒失量可達Ⅰ級粉煤灰的水平，對外加劑使用不會有太大影響，40%粉煤灰在該指標方面達到Ⅱ級粉煤灰，對外加劑使用有一定的影響，外加劑使用量較Ⅰ級會適當提高。

表1 粉煤灰試樣燒失量測試值

1.3 粉煤灰細度測試結果與分析

參照GB/T1596-2005[11]，用負壓篩析儀對粉煤灰細度測試結果見下表2。

表2 粉煤灰試樣細度測試值

粉煤灰發揮作用的火山灰作用效應和微骨料作用效應都要求粉煤灰顆粒具有小粒徑、大表面積，才能與氫氧化鈣水化反應較快，能更好地填充更細小的毛細孔隙、增強混凝土的強度和堵塞混凝土中的毛細組織，提高混凝土的抗腐蝕能力有很大的幫助。由表2可知：蘭州地區80%商品混凝土的粉煤灰細度指標可達粉煤灰Ⅱ級，有利于粉煤灰發揮該作用效應，其余20%粉煤灰，以上兩種效應的發揮將受到限制。

1.4 粉煤灰需水量比測試結果與分析

參照GB/T2419[12]，粉煤灰需水量比測試結果見表3。

表3 粉煤灰試樣需水量比測試值

優質的粉煤灰中含有大量玻璃微珠，起到形態效應，摻入到混凝土中可以抵消因其表面積大需水量的弊端，質量較差的粉煤灰由于玻璃微珠顆粒較大，浮珠較多，摻入粉煤灰后使混凝土同流動性需水量增大，降低混凝土的強度和耐久性，如圖1所示。

圖1 粉煤灰形態效應不良示意圖

由表3分析可知：抽取的10家商混粉煤灰的需水量比全部小于95%，達到Ⅰ級粉煤灰要求。這對拌合混凝土用水量的降低有很大的助，可以提高混凝土的強度及耐久性。

1.5 粉煤灰堿含量測試結果與分析

參照GB/T176-2008，用火焰光度法對所抽樣粉煤灰含量測試結果見表4。

表4 粉煤灰堿含量及計入混凝土中堿含量值

當采用堿活性骨料拌制混凝土時，需控制混凝土中總堿含量。堿含量過高會縮短水泥凝結時間，增大需水量，有可能與混凝土骨料發生堿集料反應，混凝土發生不均勻膨脹，產生裂縫，并有強度和彈性模量的下降等不良現象，從而縮短混凝土的壽命，甚至破壞混凝土結構，危及工程安全。應嚴格控制混凝土中的總堿含量。表4為抽取的煤灰試樣的堿含量測試結果及計入混凝土中堿含量計算值。

1.6 粉煤灰SO2含量測試結果與分析

參照GB/T176-2008[10]，用硫酸鋇重量法對所抽樣粉煤灰SO2含量測試結果見表5。

表5 粉煤灰試樣SO2含量測試值

粉煤灰中的硫化物水泥石中的水化鋁酸三鈣反應生成高硫型水化硫鋁酸鈣，會導致產生體積膨脹，從而產生拉應力，嚴重時受拉開裂、產生破壞。反之，混凝土構件壽命有所提升。由表5可以看出，抽取的10家粉煤灰的SO2含量均小于3.0%，滿足規范要求。

2 結論

抽取的10家商品混凝土供應商的礦物摻合料（粉煤灰）的燒失量小于8.0%，全部達到Ⅱ級粉煤灰及以上要求；粉煤灰篩余百分率小于25.0%，7家達到Ⅱ級粉煤灰要求，占全部抽樣試樣的0%；粉煤灰的需水量比全部小于95%，達到Ⅰ級粉煤灰要求；粉煤灰SO2含量均小于3.0%，滿足規范要求。

粉煤灰對于混凝土的強度、耐久性、使用壽命等均有影響，應在使用前嚴格檢測粉煤灰的各項性能指標，對于一些重點工程，混凝土摻粉煤灰應使用Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰。以上數據將為蘭州軌道交通粉煤灰的使用提供數據依據。粉煤灰品質不穩定性，還應在使用前進行行檢測。

[1] 重慶建筑工程學院,南京工學院.混凝土學[M].北京:中國建筑工業出版社,1987:22.

[2] 楊靜，譚維祖.粉煤灰對高性能混凝土的影響[J].混凝土與水泥制品,1998,5:10-14.

[3] 郭文康，王述銀.粉煤灰品質對大體積混凝土性能的影響[J].人民長江，2012,43,20:66-74.

[4] 張洪良,趙華,李保勇,等.論粉煤灰質量對混凝土性能的影響[J].山東建材,1998,2:29-30.

[5] 于本田，王起才，周立霞，等.礦物摻合料與水膠比對混凝土耐久性的影響研究[J].硅酸鹽通報，2012，31,2:391-41.

[6] 丁超,車然娜,郝龍.粉煤灰對混凝土的影響及其應用方向[J].經濟與環境探討,2010,07:49-50.

[7] 范喜堯，張海萌.粉煤灰品質對混凝土性能的影響[J].低溫建筑技術，2010,4:108-109.

[8] GSB14-1510,強度檢驗用水泥標準樣品[S].

[9] GB/T17671-1999，水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)[S].

[10]GB/T176-2008,水泥化學分析方法[S].

[11]GB/T1596-2005,用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[12]GB/T2419,水泥膠砂流動度試驗方法[S].

TU528.37